试述粉煤灰掺在混凝土中的具体应用措施
来源:用户上传
作者: 李伟军 盛春玲
随着工业的发展,粉煤灰排放量将逐年增加,合理地推广和应用粉煤灰不仅能节约土地和能源,而且能保护和治理环境。粉煤灰在建材中的应用十分广泛,使用粉煤灰作建筑材料不仅能节约能源与材料、降低生产成本和工程造价,而且生产出的材料性能和各项指标与常规建筑材料相比有过之而无不及。
一、粉煤灰在混凝土中的应用分析
1、粉煤灰在混凝土中的作用
了解混凝土的微结构的特性及其对性能的影响后,就可以更好地认识粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面;
1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,由于扮煤灰的容重(表观密度)只有水泥的2/3左右,而且粒形好(质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠),因此能填充得更密实,在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。
2)对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时,水化缓慢的粉煤灰可以提供水分,使水泥水化得更充分。
3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,不仅生成具有胶凝性质的产物(与水泥中硅酸盐的水化产物相同),而且加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用。
4)粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
2、使用粉煤灰混凝土的性能分析
事实上,如前所述,由于高效减水剂的应用,使混凝土的水胶比可以大幅度降低,从而使掺用粉煤灰的效果大为改善,使大掺量粉煤灰混凝土的性能能够大幅度地提高。
1)水胶比的影响:水胶比的上述变化为什么影响这么大呢?在高水胶比的水泥浆里,水泥颗粒被水分隔开(水所占体积约为水泥的两倍),水化环境优异,可以迅速地生成表面积增大1000倍的水化物,有良好地填充浆体内空隙的能力。粉煤灰虽然从颗粒形状来说,易于堆积得较为密实,但是它水化缓慢,生成的凝胶量少,难以填充密实颗粒周围的空隙,所以掺粉煤灰水泥浆的强度和其他性能总是随掺量增大(水泥用量减少)呈下降趋势(当然在早龄期就更加显著)。
在低水胶比的水泥浆里情况就不一样了。不掺粉煤灰时,高活性的水泥因水化环境较差,即缺水而不能充分水化,所以随水灰比下降,未水化水泥的内芯增大,生成产物量下降,但由于颗粒阆的距离减小,要填充的空隙也同时减小,因此混凝土强度得到迅速提高。
2)温度的影响:众所周知,温度升高时水泥水他的速率会显著加快。研究表明:与20X2相比,3032时硅酸盐水泥的水化速率要加快一倍。由于近些年来大型、超大型混凝土结构物的建造,构件断面尺寸相应增大;混凝设计土强度等级的提高,使所用水泥标号提高、单位用量增大;又由于水泥生产技术的进展,使其所含水化迅速的早强矿物硅酸三钙含量提高、粉磨细度加大,这些因素的叠加,导致混凝土硬化时产生的温升明显加剧,温峰升高。
由于混凝土技术的进展,使混凝土可以在比较低的水胶比条件下制备,这就使粉煤灰在混凝土中的作用出现显著地变化。而近些年来水泥活性增大、混凝土设计等级提高促使水泥用量增大,以及构件断面尺寸加大,在混凝土体温度上升的前提下,进一步促进了粉煤灰在混凝土中作用的发挥,以至可以说:粉煤灰在许多情况下可以起到水泥所起不到的作用,成为优质混凝土必不可少的组分之一。
3)室内试验与现场浇注:长期以来,人们对于混凝土强度――其质量控制主要指标(通常也就是唯一指标)的评价,一直是根据在实验室里制备的小试件(由于骨料最大粒径的减小,试件尺寸从200×200×200mm减小到现在的100×100×lOOmm),经规定龄期的标准养护(20士3℃}RH≥90%),然后在试验机上破型得到的数据进行。Idorn[7]在91年曾拟文指出:在特定实验室条件下取样制备试件进行试验作为控制质量的方法,而不去开发以物理化学为科学依据的控制方法,是不合乎当今时代的错误。
二、粉煤灰在建筑砂浆中的效应和作用分析
1、建筑砂浆的粉煤灰效应
粉煤灰掺入砂浆后,会对砂浆的一些性能和特点发生影响,这就是粉煤灰效应。一般粉煤灰效应包括形效应,活性效应和微集料效应三个基本方面。
(1)形态效应
所谓形态效应,泛指各种应用于混凝土和砂浆中的矿物质粉料,由其颗粒的外观形貌、内部结构、表面性质、颗粒级配等物理性状所产生的效应。由于粉煤灰中大量微粒的作用,不仅可以降低砂浆的需水量,改善砂浆的初始结构,还能促使或帮助砂浆体中水泥颗粒均匀分散,扩大了水泥的水化空间和水化产物的生成场所。从而促进水泥的水化反应。
(2)活性效应
粉煤灰火山灰活性是指其所含的硅铝质玻璃体在常温和有水条件下与Ca(OH)2发生活性反应并生成具有胶凝性水化物的能力。其活性效应就是指的这种粉煤灰活性成分所产生的效应。在粉煤灰玻璃体微粒表层生成的火山灰反应产物,与水泥水化物类似,这种水化物交叉连接,对促进砂浆强度增长,尤其是抗拉强度的增,起了主要的作用。
(3)微集料效应
粉煤灰的微集料效应是指粉煤灰颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中,就像微细的集料一样。对粉煤灰颗粒和水泥净浆间及水泥紧密处的显微研究证明,随着水化反应的进展,粉煤灰和水泥浆体的界面接触越趋紧密。在界面上形成的粉煤灰水化凝胶的显微硬度大于水泥凝胶。粉煤灰微粒在水泥浆体中分散状态良好,有助于新拌砂浆的硬化和均匀性的改善,也有助于砂浆中孔隙和毛细孔的充填和细化。
粉煤灰的上述3种基本效应是互相联系和互相影响的,粉煤灰效应则是在一定条件下三种基本效应共同作用的总和。
2、粉煤灰品质对砂浆强度的影响
(1)粉煤灰的细度
粉煤灰的细度与需水量比的关系密切,需水量比是指在一定试验条件下,掺合粉煤灰与不掺粉煤灰的标准流动度达到125-135mm时的拌合水用量之比。由于除参加水泥的水化反应及粉煤灰的火山灰反应外,多余的水分在砂浆硬块体中形成孔隙,导致砂浆结构及性能劣化,故该参数是用于砂浆掺合料的粉煤灰品质话准中的一个重要指标。粉煤灰的粗细直接影响粉煤灰的需水量和与碱性激发剂产生化学反
应界面的大小,粉煤灰越细,其需水量比就越低,火山灰反应的界面也就增长,粉煤灰的微集料效应明显。有利于砂浆强度的提高。
(2)粉煤灰的含炭量
由于粉煤灰中炭粒是多孔的,具有强烈的吸附作用,它会使砂浆的需水量增加,密实性降低,因此对砂浆强度有明显的损害。炭粉往往又会在泌水过程中逐步与浆体分离上升到砂浆的表面,影响砂浆面层的质量。因此其含量越低越好,粉煤灰中未燃尽炭可按其烧失量指标来估量,国标规定I级灰烧失量的最大限值为5%。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-425542.htm
